CN117304772B - 一种光纤绝缘子用硬质环氧复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤绝缘子用硬质环氧复合材料,按重量份计,包括如下组分:脂环族环氧树脂10~30份;环氧丙烯酸酯20~40份;固化剂30~60份;稀释剂1~10份;促进剂0.1~1份;光引发剂0.1~5份。本发明通过采用特定含量的脂环族环氧树脂与特定含量的环氧丙烯酸酯进行复配,并辅以特定含量的固化剂、稀释剂、促进剂和光引发剂,制备得到的固化完全的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料,与单纯丙烯酸酯材料光固化或者单纯的脂环族环氧树脂材料热固化得到的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料相比,制备得到的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料能够明显改善光纤材料与涂覆材料之间的界面粘结效果,从而显著提升光纤绝缘子的内绝缘能力。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路光纤绝缘子的伞裙材料技术领域,特别是涉及一种光纤绝缘子用硬质环氧复合材料及其制备方法。
背景技术
可靠、长寿命的光纤绝缘子对在线监测电力一次设备的早期缺陷,保证电网安全稳定运行有着重要意义。传统基于电信号的在线监测装置经常因受电磁干扰而测量失真或故障频发,并没有得到广泛应用。目前新型光学传感器可以实现电压、电流、温度等参数的无损、可靠在线监测,有效降低了运维成本,是未来“透明电网”的基石。光学传感器在电力系统中应用时通常布置在高电压、强电场的环境中,因此需要油浸光纤或光纤绝缘子将信号传输至低压端进行分析处理。
目前国内外市场上的光纤复合绝缘子均采用涂覆层唯紫外固化丙烯酸树脂的通信光纤,然后将光纤埋设与复合绝缘子硅橡胶护套材料或环氧玻纤引拔棒中。由于现有穿心式及穿槽式光纤绝缘子存在涂覆材料与光纤材料之间界面粘结性较差,目前光纤涂覆层与硅橡胶或环氧树脂之间存在界面,在电场、高湿等运行条件下界面逐渐劣化,进一步引发光纤复合绝缘子内击穿,给光纤绝缘子绝缘带来隐患。
发明内容
为了解决现有穿心式及穿槽式光纤绝缘子存在涂覆材料与光纤材料之间存在界面粘结性较差的技术问题,本发明的首要目的在于提供一种界面粘结性得到明显改善的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料。
本发明的再一目的是提供一种包含上述光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备方法。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
一种光纤绝缘子用硬质环氧复合材料,按重量份计,包括如下组分:
脂环族环氧树脂 10~30份;
环氧丙烯酸酯 20~40份;
固化剂 30~60份;
稀释剂 1~10份;
促进剂 0.1~1份;
光引发剂 0.1~5份。
在一些实施例中,所述脂环族环氧树脂选自二氧化双环戊二烯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、α-二氧化双环戊基醚、β-二氧化双环戊基醚中的一种或多种的组合。
在一些实施例中,所述环氧丙烯酸酯选自双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
在一些实施例中,所述固化剂为四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、苯酐、端氨基聚醚中的一种或多种的组合;所述稀释剂为邻甲苯缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和端环氧聚醚中的一种或多种的组合;所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺和2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或多种的组合;所述光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基乙酮、双苯甲酰基苯基氧化膦和2 ,4 ,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或多种的组合。
本发明还提出了一种上述的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备方法,包括如下步骤:
S1、将脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂、促进剂、光引发剂进行真空干燥;
S2、将真空干燥得到的脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂按重量份比例混合,搅拌均匀;
S3、依次按重量份比例加入促进剂、光引发剂,并进行真空搅拌,得到环氧涂覆料;
S4、将混合后的环氧涂覆料均匀涂覆在光纤表面,并进行光固化;
S5、将光固化后带有环氧涂覆料的光纤放进烘箱进行热固化,制备得到固化完全的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料。
在一些实施例中,步骤S1中,所述真空干燥的处理温度为80~120℃,干燥处理时间为3~8h。
在一些实施例中,步骤S2中,所述搅拌均匀的搅拌温度为40~80℃,搅拌速度为300~400r/min,搅拌时间为10~20min。
在一些实施例中,步骤S3中,所述真空搅拌的搅拌温度为20~40℃,真空度为50~200Pa,搅拌速度为300~400r/min,搅拌时间为70min~120min。
在一些实施例中,步骤S4中,所述环氧涂覆料涂覆方式为旋转涂覆,所述光固化的具体条件为紫外光固化,紫外光能量为250~350MJ/cm2,光照时间为3~6s。
在一些实施例中,步骤S5中,所述热固化的固化温度为100~160℃,固化时间为1~5h。本发明与现有技术对比的有益效果包括:
本发明通过采用特定含量的脂环族环氧树脂与特定含量的环氧丙烯酸酯进行复配,并辅以特定含量的固化剂、稀释剂、促进剂和光引发剂,制备得到的固化完全的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料,与单纯丙烯酸酯材料光固化或者单纯的脂环族环氧树脂材料热固化得到的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料相比,制备得到的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料能够明显改善光纤材料与涂覆材料之间的界面粘结效果,从而显著提升光纤绝缘子的内绝缘能力。
本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
图1是本发明实施例中光纤绝缘子用硬质环氧复合材料制备方法的流程图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语,仅是互为相对概念,或是以产品的正常使用状态为参考的,而不应该认为是具有限制性的。
由于现有穿心式及穿槽式光纤绝缘子的存在涂覆材料与光纤材料之间存在界面问题,带给光纤绝缘子绝缘隐患。脂环族环氧树脂材料的粘稠度低,工艺性能好,比较易于加工。它的固化物交联度高,具有很高的耐温性,马丁耐热温度一般为80-130℃,即使长期承受高温,其机械强度也降低得不太大,并且其和光纤玻璃包层本身粘接性能良好,探索采用脂环族环氧树脂作为涂覆层的光纤,并研究相应的固化方法,是解决光纤复合绝缘子界面问题的一个途径。
本发明实施例提出了一种界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料及制备方法,将光固化与热固化结合,保留了光纤缠绕可操作性能的同时改善了涂覆材料与光纤间的界面问题。使用环氧丙烯酸酯及光引发剂,采用固化的方式前固化环氧复合材料,再使用了脂环族环氧树脂及固化剂,采用热固化的方式成型涂覆材料,制备得到界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料。采用这种方式制备得到的硬质环氧复合材料可以有效改善涂覆材料与光纤材料之间存在界面问题,提升光纤绝缘子的安全稳定运行能力。
本发明实施例提出的界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料各组分含量包括:脂环族环氧树脂10%~30%、环氧丙烯酸酯20%~40%、固化剂30%~60%、稀释剂1%~10%、促进剂0.1%~1%、光引发剂0.1%~5%。
其中脂环族环氧树脂为二氧化双环戊二烯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、α-二氧化双环戊基醚、β-二氧化双环戊基醚中的一种或多种的组合。环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯中的一种或多种的组合。固化剂为四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、苯酐、端氨基聚醚中的一种或多种的组合。稀释剂为邻甲苯缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和端环氧聚醚中的一种或多种的组合。促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺和2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或多种的组合。光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基乙酮、双苯甲酰基苯基氧化膦和2 ,4 ,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或多种的组合。
本发明实施例还提出了该光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备方法如图1所示,其包括以下步骤:
S1、将脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂、促进剂、光引发剂放置在真空干燥箱进行真空干燥处理,去除材料中的水分和气体杂质;其中干燥处理温度为80~120℃,干燥处理时间为3~8h。
S2、将真空干燥得到的脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂按重量份比例混合,搅拌均匀;其中搅拌温度为40~80℃,搅拌速度为300r/min~400r/min,搅拌时间为10min~20min。
S3、依次按重量份比例加入促进剂、光引发剂,并进行真空搅拌,得到环氧涂覆料;其中搅拌温度为20~40℃,真空度为50~200Pa,搅拌速度为300r/min~400r/min,搅拌时间为70min~120min。
S4、将混合后的环氧涂覆料均匀涂覆在光纤表面,并进行光固化;其中脂环族环氧涂覆料涂覆方式为旋转涂覆,光固化的具体条件为紫外光固化,紫外光能量为250~350MJ/cm2,光照时间为3~6s。
S5、将光固化后带有环氧涂覆料的光纤放进烘箱进行热固化,制备得到固化完全的环氧涂覆料。其中热固化的固化温度为100~160℃,固化时间为1~5h。
本发明实施例的优势如下:
本发明实施例提出的界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料采用脂环族环氧树脂二氧化双环戊二烯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、α-二氧化双环戊基醚、β-二氧化双环戊基醚中的一种或多种的组合。脂环族环氧树脂在固化后可以有效地改善涂覆材料与光纤材料间的界面问题,结合环氧丙烯酸酯及光引发剂可以设计得到通过光-热两步法固化的脂环族环氧涂覆料。这种涂覆料不仅具备光固化的快速及便捷性,同时可以改善界面问题,带给光纤绝缘子更加广阔的应用性能。
本实施例和对比例中提及的二氧化双环戊二烯、α-二氧化双环戊基醚、β-二氧化双环戊基醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、四氢苯酐、甲基六氢苯酐、邻甲苯缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、2-乙基-4-甲基咪唑、六氢苯酐、N,N-二甲基苄胺、二苯基乙酮、苯酐、2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚均购买自上海麦克林生化科技有限公司;双酚A环氧丙烯酸酯购买自南京嘉中化工科技有限公司;2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮购买自济宁中坚化工有限公司;双苯甲酰基苯基氧化膦购买自武汉华翔科洁生物技术有限公司;酚醛环氧丙烯酸酯购买自济宁华凯树脂有限公司;端氨基聚醚、端环氧聚醚购买自同蓝新能源科技发展(山东)基团有限公司、2 ,4 ,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦购买自武汉拉那白医药化工有限公司。
实施例1:
本实施例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计如下:脂环族环氧树脂10%、环氧丙烯酸酯40%、固化剂45%、稀释剂1%、促进剂1%、光引发剂3%。
其中脂环族环氧树脂为二氧化双环戊二烯和3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯的组合;环氧丙烯酸酯为双酚A环氧丙烯酸酯;固化剂为四氢苯酐和甲基六氢苯酐的组合;稀释剂为邻甲苯缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚的组合;促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑;光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。即光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计为二氧化双环戊二烯和3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯的组合10%、双酚A环氧丙烯酸酯40%、四氢苯酐和甲基六氢苯酐的组合45%、邻甲苯缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚的组合1%、2-乙基-4-甲基咪唑1%、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3%。
本实施例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备方法如图1所示,包括以下步骤:
S1、将脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂、促进剂、光引发剂放置在真空干燥箱进行真空干燥处理,干燥处理温度为80~120℃,干燥处理时间为3~8h,去除材料中的水分和气体杂质;
S2、将真空干燥得到的脂环族环氧树脂(二氧化双环戊二烯和3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯的组合10%)、环氧丙烯酸酯(双酚A环氧丙烯酸酯40%)、固化剂(四氢苯酐和甲基六氢苯酐的组合45%)、稀释剂(邻甲苯缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚的组合1%)按重量份比例混合,搅拌均匀,搅拌温度为40~80℃,搅拌速度为300r/min~400r/min,搅拌时间为10min~20min;
S3、依次按重量份比例加入促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑1%)、光引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮3%),并进行真空搅拌,搅拌温度为20~40℃,真空度为50~200Pa,搅拌速度为300r/min~400r/min,搅拌时间为70min~120min;
S4、将混合后的环氧涂覆料以旋转涂覆的方式均匀涂覆在光纤表面,并进行光固化,紫外光固化,紫外光能量为250~350MJ/cm2,光照时间为3~6s;
S5、将光固化后带有环氧涂覆料的光纤放进烘箱进行热固化,固化温度为100~160℃,固化时间为1~5h,制备得到固化完全的环氧涂覆料。
实施例2:
本实施例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计如下:脂环族环氧树脂20%、环氧丙烯酸酯30%、固化剂30%、稀释剂10%、促进剂0.1%、光引发剂5%。
其中脂环族环氧树脂为二氧化双环戊二烯和α-二氧化双环戊基醚的组合;环氧丙烯酸酯为改性环氧丙烯酸酯;固化剂为六氢苯酐和甲基六氢苯酐的组合;稀释剂为邻甲苯缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚的组合;促进剂为N,N-二甲基苄胺;光引发剂为二苯基乙酮和双苯甲酰基苯基氧化膦的组合;其制备方法同实施例1。
实施例3:
本实施例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计如下:脂环族环氧树脂30%、环氧丙烯酸酯20%、固化剂60%、稀释剂1%、促进剂1%、光引发剂0.1%。
其中脂环族环氧树脂为α-二氧化双环戊基醚和β-二氧化双环戊基醚的组合;环氧丙烯酸酯为酚醛环氧丙烯酸酯;固化剂为苯酐和端氨基聚醚的组合;稀释剂为端环氧聚醚;促进剂为2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚;光引发剂为2 ,4 ,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦;其制备方法同实施例1。
对比例1:
本对比例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计如下:脂环族环氧树脂5%、环氧丙烯酸酯40%、固化剂45%、稀释剂1%、促进剂1%、光引发剂3%;其他组分及其制备方法同实施例1。
对比例2:
本对比例中界面友好的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的重量份数计如下:脂环族环氧树脂40%、环氧丙烯酸酯40%、固化剂45%、稀释剂1%、促进剂1%、光引发剂3%;其他组分及其制备方法同实施例1。
测试例
对实施例1-3及对比例1-3进行馄饨剥离强度、击穿场强、体积电阻率测试,对环氧复合物的粘接性能及绝缘性能进行表征。其中,滚筒剥离强度测试方法参考ASTM D1781进行,击穿场强测试方法参考GB/T 22689-2008进行,体积电阻率测试方法参考GB/T31838.2-2019 进行。测试结果如表1所示。
表1 环氧复合材料性能测试结果
滚筒剥离强度(N·mm)/mm | 击穿场强(kV/mm) | 体积电阻率(Ω·cm) | |
实施例1 | 45.32 | 25 | 1.87×107 |
实施例2 | 38.54 | 22 | 0.95×107 |
实施例3 | 42.98 | 24 | 1.35×107 |
对比例1 | 29.87 | 12 | 5.87×106 |
对比例2 | 35.19 | 15 | 7.57×106 |
由测试结果可知,本发明提出的脂环族环氧树脂与特定含量的环氧丙烯酸酯进行复配,采用光-热固化制备得到的环氧复合材料具有更高的滚筒剥离强度,说明新型配方下环氧复合物可以更好的与芯棒粘接,防止界面缺陷的出现,从而可以提高光纤绝缘子的绝缘能力。同时,本发明提出的环氧复合物具有更好的击穿场强和体积电阻率,从而进一步增强了光纤绝缘子的绝缘能力。
现有的硬质复合绝缘子把伞套材料从硅橡胶替换为脂环族环氧树脂,这样的硬质复合绝缘子的伞套材料与其芯棒材料为同族材料,提升了伞套与芯棒之间的界面粘结性,改善了硬质复合绝缘子的多项性能。
本发明实施例所制备材料为光纤绝缘子特用硬质环氧复合材料,与复合绝缘子不同的是,光纤绝缘子需要在复合绝缘子芯棒与伞套之间缠绕光纤起到信号传输的作用,而缠绕光纤将会带来光纤与芯棒、光纤与伞套之间的界面问题。
传统光纤包覆材料为光固化的丙烯酸酯材料,但丙烯酸酯材料与绝缘子芯棒伞套的脂环族环氧树脂材料粘结效果不佳,易带来界面问题导致光纤绝缘子失效。
本发明实施例采用的光纤包覆材料为丙烯酸酯与脂环族环氧树脂复合材料,丙烯酸酯的存在是为了优化工艺操作性,光固化可以便捷固化光纤,使得光纤具备柔韧性从而缠绕在芯棒处,脂环族环氧树脂的存在是为了使光纤与芯棒及伞套材料的粘结更加紧密,并带给光纤更强的耐热能力。解决光纤与复合绝缘子芯棒及伞套之间粘结效果不好的界面问题,从而提升光纤绝缘子的内绝缘能力。
相比于单纯丙烯酸酯材料光固化得到的光纤包覆材料,本实施例的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料解决了光纤与芯棒及伞套之间粘结效果不好的界面问题。相比于单纯的脂环族环氧树脂材料热固化得到的光纤包覆材料,本实施例的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料解决了其固化后太脆从而使得光纤无法缠绕在芯棒表面的操作性较差问题。
现有还有将多种丙烯酸酯材料混合,采用光固化与热固化结合的方法制备得到耐候防覆冰的复合绝缘子伞裙护套材料。而本发明实施例所采用的材料为丙烯酸酯与脂环族环氧树脂复合材料,其中丙烯酸酯需光固化,脂环族环氧树脂需热固化,解决了光纤与芯棒及伞套之间粘结效果不好的界面问题,以及其固化后太脆从而使得光纤无法缠绕在芯棒表面的操作性较差问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干等同替代或明显变型,而且性能或用途相同,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光纤绝缘子,包括伞套、芯棒和光纤,所述光纤缠绕在所述芯棒上,位于所述伞套和所述芯棒之间,形成所述光纤与所述芯棒以及所述光纤与所述伞套之间的界面,其特征在于,所述光纤的包覆材料为光纤绝缘子用硬质环氧复合材料,所述光纤绝缘子用硬质环氧复合材料按重量份计,包括如下组分:
脂环族环氧树脂 10~30份;
环氧丙烯酸酯 20~40份;
固化剂 30~60份;
稀释剂 1~10份;
促进剂 0.1~1份;
光引发剂 0.1~5份。
2.如权利要求1所述的光纤绝缘子,其特征在于,所述脂环族环氧树脂选自二氧化双环戊二烯、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯、α-二氧化双环戊基醚、β-二氧化双环戊基醚中的一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的光纤绝缘子,其特征在于,所述环氧丙烯酸酯选自双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯和改性环氧丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的光纤绝缘子,其特征在于,所述固化剂为四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、苯酐、端氨基聚醚中的一种或多种的组合;所述稀释剂为邻甲苯缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和端环氧聚醚中的一种或多种的组合;所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺和2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚中的一种或多种的组合;所述光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基乙酮、双苯甲酰基苯基氧化膦和2 ,4 ,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或多种的组合。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的光纤绝缘子的制备方法,包括光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备,其特征在于,所述光纤绝缘子用硬质环氧复合材料的制备包括如下步骤:
S1、将脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂、促进剂、光引发剂进行真空干燥;
S2、将真空干燥得到的脂环族环氧树脂、环氧丙烯酸酯、固化剂、稀释剂按重量份比例混合,搅拌均匀;
S3、依次按重量份比例加入促进剂、光引发剂,并进行真空搅拌,得到环氧涂覆料;
S4、将混合后的环氧涂覆料均匀涂覆在光纤表面,并进行光固化;
S5、将光固化后带有环氧涂覆料的光纤放进烘箱进行热固化,制备得到固化完全的光纤绝缘子用硬质环氧复合材料。
6.如权利要求5所述的光纤绝缘子的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述真空干燥的处理温度为80~120℃,干燥处理时间为3~8h。
7.如权利要求5所述的光纤绝缘子的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述搅拌均匀的搅拌温度为40~80℃,搅拌速度为300~400r/min,搅拌时间为10~20min。
8.如权利要求5所述的光纤绝缘子的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述真空搅拌的搅拌温度为20~40℃,真空度为50~200Pa,搅拌速度为300~400r/min,搅拌时间为70min~120min。
9.如权利要求5所述的光纤绝缘子的制备方法,其特征在于,步骤S4中,所述环氧涂覆料涂覆方式为旋转涂覆,所述光固化的具体条件为紫外光固化,紫外光能量为250~350MJ/cm2,光照时间为3~6s。
10.如权利要求5所述的光纤绝缘子的制备方法,其特征在于,步骤S5中,所述热固化的固化温度为100~160℃,固化时间为1~5h。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103045050A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-04-17 | 浙江佑谦特种材料有限公司 | 一种用于金属管道的防锈涂料 |
CN107384282A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-24 | 浙江大学 | 一种柔性电子基板用胶粘剂及其制备方法和应用 |
CN107964321A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-04-27 | 浙江新力新材料股份有限公司 | 一种光热双重固化型增亮膜涂料及其制备方法 |
CN108753228A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 浙江航通舟新材料科技有限公司 | 一种环氧树脂-改性丙烯酸树脂双固化体系针头胶及其制备方法 |
CN111876056A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-03 | 江南大学 | 一种光热双重固化的涂料 |
-
2023
- 2023-11-29 CN CN202311612033.7A patent/CN117304772B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103045050A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-04-17 | 浙江佑谦特种材料有限公司 | 一种用于金属管道的防锈涂料 |
CN107384282A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-24 | 浙江大学 | 一种柔性电子基板用胶粘剂及其制备方法和应用 |
CN107964321A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-04-27 | 浙江新力新材料股份有限公司 | 一种光热双重固化型增亮膜涂料及其制备方法 |
CN108753228A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 浙江航通舟新材料科技有限公司 | 一种环氧树脂-改性丙烯酸树脂双固化体系针头胶及其制备方法 |
CN111876056A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-03 | 江南大学 | 一种光热双重固化的涂料 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
贾德民 等.新型材料科学与技术 高分子材料卷 上册.华南理工大学出版社,2021,(第1版),第323-325页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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